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Forschung

Superlegierung hält Hitze und Druck stand

| Redakteur: Beate Christmann

Turbinenmotoren aller Art sollen umweltfreundlicher werden: Neue Superlegierungen, die an der US-amerikanischen Ohio University entwickelt wurden, sollen Hochtemperaturen und Druck besser widerstehen können. Damit könnten Maschinen bald mit höheren Temperaturen betrieben werden und somit Treibstoffe gründlicher verbrauchen.
Turbinenmotoren aller Art sollen umweltfreundlicher werden: Neue Superlegierungen, die an der US-amerikanischen Ohio University entwickelt wurden, sollen Hochtemperaturen und Druck besser widerstehen können. Damit könnten Maschinen bald mit höheren Temperaturen betrieben werden und somit Treibstoffe gründlicher verbrauchen. (Bild: gemeinfrei / CC0)

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Wissenschaftler der US-amerikanischen Ohio University haben eine Legierungsmethode entwickelt, die die Hochtemperatureigenschaften von Superlegierungen, die in Flugzeugmotoren zur Anwendung kommen, verbessern soll. Zudem wollen sie mikroskopische Defekte, die bei Hitze und Druck Deformierungen auslösen, deaktivieren können. Jetmotoren sollen damit umweltfreundlicher werden.

An der US-amerikanischen Ohio University in Athens haben Wissenschaftler nach eigenen Angaben eine Methode erforscht, mit der sie sowohl die Hochtemperatureigeschaften von Superlegierungen verbessern, als auch mikroskopische Defekte, die bei Hitze und Druck entstehen können, vermeiden können. Die Methode könnte die Entwicklung von umweltfreundlichen Turbinenmotoren aller Art beschleunigen.

Neue Superlegierungen machen Turbinen grün

Die neue Legierungsmethode soll nicht nur die Entstehung von Nanozwillingen (mikroskopische Defekte, die Deformierungen bei Hitze und Druck auslösen) verhindern, sondern Legierungen auch stärker machen. Diese Eigenschaften führen nach Ansicht von Studienautor Michael Mills dazu, dass der Einsatz von Jetmotoren umweltfreundlicher werden könnte: „Wenn eine Maschine mit hoher Temperatur laufen kann, verbraucht sie den Treibstoff gründlicher und produziert daher weniger Emissionen.“

Die Wissenschaftler fanden zudem heraus, dass die Erhöhung bestimmter Elemente in Superlegierungen die Formierung von Nanozwillingen hemmt und gleichzeitig die Hochtemperatureigenschaften verbessert. Die Tendenz bestimmter Atome, in diese Bereiche zu diffusieren, ist abhängig von der Gesamtstruktur der Legierung: „Als wir die Menge an Titan, Tantal und Niob erhöhten und gleichzeitig die Menge von Cobalt und Chrom senkten, entdeckten wir, dass wir die Regionen rund um die Legierungsfehler stärken und diese auch vor Nanozwillingen schützen konnten“, beschreibt Mills abschließend die Vorgehensweise.

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